期末综合复习能力过关（三）—2020_2021学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册（Word含答案）

2020~2021学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修二期末综合复习能力培优过关（三）
一、单选题
1．在如图所示的电路中，a、b为两个完全相同的灯泡，L为自感系数较大且电阻不能忽略的线圈，E为电源，S为开关.下列关于两灯泡点亮和熄灭的说法正确的是（ ）
A．合上开关，b先亮，a后亮；稳定后b比a更亮一些
B．合上开关，a先亮，b后亮；稳定后a、b一样亮
C．断开开关，a逐渐熄灭，b先变得更亮后再与a同时熄灭
D．断开开关，b逐渐熄灭，a先变得更亮后再与b同时熄灭
2．在研究自感现象的实验中，用两个完全相同的灯泡a、b与自感系数很大的线圈L和定值电阻R组成如图所示的电路（线圈的直流电阻可忽略，电源的内阻不能忽略），关于这个实验下面说法中正确的是（　　）
A．闭合开关的瞬间，a、b一起亮，然后a熄灭
B．闭合开关的瞬间，b比a先亮，然后b逐渐变暗
C．闭合开关，待电路稳定后断开开关，b逐渐变暗，a闪亮一下然后逐渐变暗
D．闭合开关，待电路稳定后断开开关，a、b灯中的电流方向均为从左向右
3．如图所示的电路中，闭合开关S，灯泡L1和L2均正常发光，由于某种原因灯泡L2灯丝突然烧断，其余用电器均没有损坏，则下列结论正确的是（　　）
A．电流表读数变大，电压表读数变小
B．电流表读数变小，电压表读数变小
C．电容器C上电荷量增大
D．灯泡L1变亮
4．如图甲所示，等腰直角三角形OPQ区域内存在着垂直纸面向里的匀强磁场，它的OP边在x轴且长为L。纸面内一边长为L的正方形导线框的一条边在x轴上，且线框沿x轴正方向以恒定的速度v穿过磁场区域，在t=0时该线框恰好位图甲中所示的位置。现规定以逆时针方向为导线框中感应电流的正方向，在图乙所示的四幅图中，能正确表示感应电流随线框位移关系的是（　　）
A． B．
C． D．
5．如图所示，矩形线圈abcd位于匀强磁场中，磁场方向垂直线圈所在平面，磁感应强度B随时间t变化的规律如图所示．以图中箭头所示方向为线圈中感应电流i的正方向，以垂直于线圈所在平面向里为磁感应强度B的正方向，则图中能正确表示线圈中感应电流i随时间t变化规律的是（ ）
A． B．
C． D．
6．如图所示，一有界的匀强磁场区域，宽度为d，一边长为L的正方形导线框以速度v，匀速地通过磁场区域，若d A．false B．false C．false D．false
7．如图所示，足够长的通电导线旁边同一平面有矩形线圈abcd，则（　　）
A．当线圈以ad边为轴转动时（转动角为锐角），其中感应电流方向是a→b→c→d
B．当线圈向导线靠近时，其中感应电流方向是a→b→c→d
C．若线圈向右平动，其中感应电流方向是a→b→c→d
D．若线圈竖直向下平动，有感应电流产生
二、填空题
8．一线圈匝数n=100，电阻R1= 1.0 Ω，在线圈外接一个阻值R2 = 4.0 Ω的电阻和一个电容C=0.2 uF的电容器，如图甲所示。在线圈内有垂直纸面向里的磁场，线圈内磁通量φ随时间t变化的规律如图乙所示。则线圈产生的感应电动势为_____V，下极板所带电量为______C。
9．在磁场中的同一位置放置一条直导线，导线的方向与磁场方向垂直。先后在导线中通入不同的电流，导线所受的力也不一样。图中的几幅图象表现的是导线受力的大小F与通过导线的电流I的关系。a、b各代表一组F、I的数据。在A、B、C三幅图中，正确的是________，请说明道理_______。
A．B．C．
三、解答题
10．如图所示,两平行光滑金属导轨倾斜放置且固定,两导轨间距为L=1m,与水平面间的夹角为θ=30o,导轨下端有垂直于轨道的挡板,上端连接一个阻值R=1Ω的电阻,整个装置处在磁感应强度为B=1T、方向垂直导轨向上的匀强磁场中.两根相同的金属棒ab、cd放在导轨下端,其中棒ab靠在挡板上,棒cd在沿导轨平面向上的拉力作用下,由静止开始沿导轨向上做加速度a=1m/s2的匀加速运动.已知每根金属棒质量为m=1kg、电阻为r=1Ω,导轨电阻不计,棒与导轨始终接触良好(g=10m/s2).求:?
(1)经多长时间棒ab对挡板的压力变为零；
(2)棒ab对挡板压力为零时,电阻R的电功率；
(3)棒ab运动前,拉力F随时间t的变化关系式。
11．如图所示，足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ竖直放置，一个磁感应强度B＝0.50T的匀强磁场垂直穿过导轨平面，导轨的上端M与P间连接阻值为R＝0.30Ω的电阻，导轨宽度L＝0.40m。电阻为r＝0.20Ω的金属棒ab紧贴在导轨上，导轨电阻不计，现使金属棒ab由静止开始下滑，通过传感器记录金属棒ab下滑的距离，其下滑距离与时间的关系如下表所示。（g=10m/s2）
求：
(1)在前0.4s的时间内，金属棒ab电动势的平均值；
(2)金属棒的质量m；
12．如图所示，重为3N的导体棒，放在间距为L=lm的水平放置的导轨上，其中电源电动势E=6V，内阻false，定值电阻false，其它电阻均不计。求：
（1）若磁场方向垂直导轨平面向上，大小为B=4T，此时导体棒静止不动，导轨与导体棒间的摩擦力为多大？
（2）若磁场大小不变，方向与导轨平面成false角（仍与导体棒垂直），此时导体棒所受的摩擦力多大?

13．如图所示，足够长的倾斜的金属导轨和水平的金属导轨交界处通过一小段光滑的圆弧平滑连接，间距均为L=1m，倾斜导轨与水平面间的夹角为30°，上端连接一定值电阻R1=2Ω。在倾斜导轨的区域有垂直于轨道平面斜向上的匀强磁场，在水平导轨的区域有竖直向下的匀强磁场。磁感应强度大小都为B=1T，导体棒ab的质量m=0.2kg、电阻R=2Ω，当ab棒在光滑导轨上足够高处下滑至交界处（交界处无磁场）时，与静止在交界处的cd棒发生弹性正碰，cd棒的质量和电阻与ab棒完全相同。导体棒cd进入匀强磁场区域，在磁场中运动距离x=1.5m后停止运动，其中导体棒cd与水平导轨间的动摩擦因数μ=0.1，g取10m/s2，不计轨道电阻，求：
(1)ab棒下滑的最大速度；
(2)导体棒cd开始运动到停止，电阻R1产生的热量Q1；
(3)导体棒cd的运动时间t。
14．如图所示，在倾角为false的斜面上固定两条间距为false的光滑导轨false、false，电阻不计。导轨处于垂直于斜面向上的匀强磁场中，磁感应强度大小为false。在导轨上置一质量为false、电阻为false的金属棒false，并对其施加一平行斜面向上的恒定的作用力，使其匀加速向上运动。某时刻在导轨上再由静止放置一个与false相同的金属棒false，false棒恰好能在导轨上保持静止，且false棒同时由加速运动变为匀速运动。求：
(1)false棒的最大速度false；
(2)false棒加速运动时的加速度和false棒加速运动的时间。
15．如图甲所示，间距为L、电阻不计的光滑导轨固定在倾角为θ的斜面上．在MNPQ矩形区域内有方向垂直于斜面的匀强磁场，磁感应强度为B；在CDEF矩形区域内有方向垂直于斜面向下的磁场，磁感应强度Bt随时间t变化的规律如图乙所示，其中Bt的最大值为2B．现将一根质量为M、电阻为R、长为L的金属细棒cd跨放在MNPQ区域间的两导轨上并把它按住，使其静止．在t=0时刻 ，让另一根长也为L的金属细棒ab从CD上方的导轨上由静止开始下滑，同时释放cd棒．已知CF长度为2L，两根细棒均与导轨良好接触，在ab从图中位置运动到EF处的过程中，cd棒始终静止不动，重力加速度为g；t0是未知量．求:
（1）通过cd棒的电流大小，并确定MNPQ区域内磁场的方向；
（2）当ab棒进入CDEF区域后，求cd棒消耗的电功率；
（3）ab棒刚下滑时离CD的距离．
参考答案
1．A
【详解】
AB.由于a、b为两个完全相同的灯泡，当开关接通瞬间，b灯泡立刻发光，而a灯泡由于线圈的自感现象，导致灯泡渐渐变亮，由于两灯泡并联，L的电阻不能忽略，所以稳定后b比a更亮一些，选项A正确，B错误；
CD. 当开关断开瞬间，两灯泡串联，由线圈产生瞬间电压提供电流，亮度相同，稳定后b比a更亮一些，所以a、b不会先变得更亮，两灯泡同时熄灭，故C、D错误.
故选A。
2．B
【详解】
AB．闭合开关的瞬间，线圈中产生很大的自感电动势，阻碍电流的通过，故b立即亮，a逐渐变亮。随着a中的电流逐渐变大，流过电源的电流也逐渐变大，路端电压逐渐变小，故b逐渐变暗，故A错误，B正确；
C．电路稳定后断开开关，线圈相当于电源，对a、b供电，回路中的电流在原来通过a的电流的基础上逐渐变小，故a逐渐变暗，b闪亮一下然后逐渐变暗，故C错误；
D．断开开关后，线圈中的自感电流从左向右，a灯中电流从左向右，b灯中电流从右向左，故D错误；
故选B。
3．C
【详解】
ABD．灯泡L2灯丝突然烧断，外电路总电阻增大，总电流减小，根据闭合电路的欧姆定律得知：电源的内电压减小，路端电压增大，故电流表的读数变小，电压表的读数变大。总电流减小，则灯泡L1变暗，故ABD错误；
C．路端电压增大，灯L1的电压减小，则电阻R两端的电压增大，电容器两端的电压增大，由Q=CU知，电容器C上电荷量增大，故C正确。
故选C。
4．C
【详解】
导线框前进0~L过程中，单边(右边框)切割磁感线，有
false
其中l为实际切割长度，随着导线框的移动而减小，故感应电流减小。又根据右手定则判断出导线框中电流方向为逆时针。即该过程中，感应电流在第一象限，且不断减小。同理导线框前进L~2L过程中，也是单边(左边框)切割，其实际切割长度一直再减小，其感应电流减小，根据右手定则，电流方向为顺时针。图线在第四象限，且不断减小。
故选C。
5．C
【详解】
由感应定律和欧姆定律得：false，所以线圈中的感应电流决定于磁感应强度B随t的变化率，而B-t图像中的斜率表示false，故在2～3s感应电流的值是0～1s的2倍．再由B-t可知，0～1时间内，B增大，false增大，感应磁场与原磁场方向相反（感应磁场的磁感应强度的方向向外），由楞次定律，则感应电流是逆时针的，因而是负值．所以可判断0～1s为负的恒值；1～2s为零；2～3s为正的恒值，C正确．
【点睛】此类问题不必非要求得电动势的大小，应根据楞次定律判断电路中电流的方向，结合电动势的变化情况即可得出正确结果．
6．B
【详解】
线圈进入磁场即线圈右边从进入磁场到右边到磁场的右边界线圈中的电流产生，所用的时间为
false
从线圈右边在磁场中右边界到线圈的左边进入磁场的过程中，由于穿过线圈的磁通量不变，所以线圈中无感应电流；
从线圈左边进入磁场到或边出磁场过程，穿过线圈的磁通量减小，产生感应电流，所用的时间
false
所以整个过程为感应电流产生的时间
false
故选B．
7．B
【详解】
A．当线圈以ad边为轴转动时，向里穿过线圈的磁通量减少，根据楞次定律可知，其中感应电流方向是a→d→c→b。故A错误。
B．当线圈向导线靠近时，穿过线圈的磁通量向里增加，根据楞次定律可知，其中感应电流方向是a→b→c→d，选项B正确；
C．若线圈向右平动，穿过线圈的磁通量向里减小，根据楞次定律可知，其中感应电流方向是a→d→c→b，选项C错误；
D．若线圈竖直向下平动，穿过线圈的磁通量不变，则线圈中无感应电流产生，选项D错误。
故选B。
8． 50 8×10-6
【解析】试题分析：根据法拉第电磁感应定律计算线圈产生的电动势，根据闭合回路欧姆定律计算电容器两端的电压，然后根据false计算电荷量．
根据法拉第电磁感应电流可得线圈产生的电动势为false，线圈相当于电源，根据闭合回路欧姆定律可得电容器两端的电压为false，故下极板所带电荷量为false．
9．B 在匀强磁场中，当电流方向与磁场垂直时所受安培力为：false，由于磁场强度B和导线长度L不变，因此F与I的关系图象为过原点的直线
【详解】
[1] 在磁场中的同一位置，磁感应强度相同，导线的方向与磁场方向垂直放入磁场，安培力大小为 false，当磁感应强度和导线长度不变时，安培力与电流大小成正比，在 F与I的关系图象中为过原点的倾斜直线。
10．(1)t=15s? (2)P=25W ?(3)F=(6+2t/3)N
【解析】试题分析：取ab棒为研究对象，根据平衡条件列方程，根据法拉第电磁感应定律、闭合电路的欧姆定律结合电路特点列方程求解；根据欧姆定律求出cd两端电压，根据电功率计算公式可得电阻R的电功率；对cd棒根据牛顿第二定律列方程求解拉力F随时间t的变化关系．
（1）取ab棒为研究对象，受力分析如图所示，根据平衡条件可得false，即false；
设t时刻cd棒产生的电动势为E，根据法拉第电磁感应定律可得： false，
根据并联电路的特点可得： false，即false
根据闭合电路的欧姆定律可得： false，其中false，即得false代入false可得false；
（2）此时cd两端电压false，
根据电功率计算公式可得电阻R的电功率为： false，
（3）对cd棒根据牛顿第二定律可得： false，
解得： false，即false．
11．(1)E=0.6V (2)m=0.04kg
【解析】（1）在前0.4s的时间内，金属棒ab电动势的平均值:E=ΔΦΔt=BL?t=0.5×0.4×1.20.4V=0.6V
（2）从表格中数据可知，0.3s后棒作匀速运动，
速度：v=△?△t=1.20?0.700.10=5m/s ，
金属棒受到的安培力：F=BIL=B2L2vR+r ，
由平衡条件得：mg=B2L2vR+r
代入数据解得：m=0.04kg；
12．(1)2N,(2) false.
【解析】（1)以金属棒为研究对象，因为棒静止不动
在水平方向：f=F安
根据闭合电路欧姆定律得： false.
棒所受安培力：F安=BIL
所以 false
（2）棒受力分析如图，棒与轨道间的弹力在增大，棒仍静止
?false
13．(1)3m/s；(2)0.1J；(3)0.5s
【详解】
(1)false棒的受力情况如图所示
false棒匀速下滑时
false
即
false
false
可得，false棒下滑的最大速度false。
(2)两导体棒发生弹性碰撞后，设false棒速度为false，false棒速度为v，由动量守恒及能量守恒可得
false
false
解得false，false，false棒进入磁场由动能定理得
false
回路产生的总焦耳热为
false
代入数据解得false，因为定值电阻false与false棒并联后再与false棒串联且三者电阻均为false，三者电流之比为false，所以热量之比为false，故定值电阻false产生的热量为
false
(3)平均电流的大小为
false
导体棒false通过的电荷量为
false
false
对导体棒false由动量定理得
false
联立上式，代入数据解得false。
14．(1)false；(2)false ； false
【详解】
(1) false棒置于导轨上时，恰好能保持静止，说明受到的安培力与重力沿斜面向下的分力相等，即
false
又
false
false
安培力
false
所以有
false
(2)false棒置于导轨上时，false棒匀速运动，故有
false
即
false
由此可知false棒加速运动时的加速度
false
加速时间
false
15．（1）垂直于斜面向上（2）false（3）L
【解析】
试题分析：（1）如图所示，由物体的平衡条件
cd棒：false得false
由于cd棒始终静止不动，说明回路中电流始终保持不变，而只有回路中电动势保持不变，才能保证电流不变，因此可以知道：在false时刻ab刚好到达CDEF区域的边界CD．
在0~false内，由楞次定律可知，回路中电流沿abdca方向，再由左手定则可知，
MNPQ区域内的磁场方向垂直于斜面向上
（2）ab、cd和导轨构成的回路中，ab相当于电源，
cd相当于外电阻，false
（3）ab进入CDEF区域前只受重力和支持力作用做匀加速运动，进入CDEF区域后将做匀速运动
设ab刚好到达CDEF区域的边界CD处的速度大小为v，刚下滑时离CD的距离为s 在0~false内：由法拉第电磁感应定律有E1=ΔΦ/Δt=（2B-B）（2L×L）/ t0=2BL2/ t0
在false后：falsefalse，得false
考点：考查了导体切割磁感线运动
【名师点睛】导体棒在磁场中切割磁感线产生电动势，电路中出现电流，从而有安培力．由于安培力是与速度有关系的力，因此会导致加速度在改变．所以当安培力不变时，则一定处于平衡状态